Wie beeinflusst die Zerstörung des amazonischen Regenwaldes den globalen Klimawandel? Seine Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf

Inhalt

1 Einleitung

2 Globaler Klimawandel und Treibhauseffekt

3 Zerstorung des amazonischen Regenwaldes
3.1 Dimension und Ursachen der Zerstorung
3.2 Regionale Folgen der Entwaldung fur Nahrstoff-, Warme- und Wasserhaushalt

4 Rolle des amazonischen Regenwaldes im globalen Kohlenstoffkreislauf
4.1 Kohlenstoffspeicher
4.2 Kohlenstoffsenke
4.3 Kohlenstoffquelle

5 Unsicherheiten und Probleme der Kohlenstoffmessungen

6 Zukunftsszenarien - Was passiert wenn die Zerstorung anhalt?

7 Fazit

Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abbildung Titelblatt: Verbrannter Wald im brasilianischen Amazonas. © Alexander Lees

Abbildung 1 Strahlungshaushalt der Erde (in W/m2)

Abbildung 2 CO2-Konzentration und Temperaturabweichungen von 1880 bis 2005

Abbildung 3 Die Entwaldung des Amazonischen Regenwaldes von 1977 bis 2008

Abbildung 4 Die Entwaldung im Amazonia Legal bis 2005

Abbildung 5 Wesentliche Komponenten des globalen Kohlenstoffkreislaufs

Abbildung 6 Historische und zukunftige Entwicklung (drei Szenarien) der Entwaldung im Amazonien Legal

Abbildung 7 Kreislauf des Kohlenstoffs im Amazonischen Regenwald

Abkurzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Einleitung

Auf der 19. UN-Klimakonferenz in Warschau, im November 2013, wurde das Thema Waldschutz hervorgehoben. Auf dieser Konferenz wurde ein Mechanismus festgelegt, der Staaten dafur belohnt, dass sie ihre Walder vor der Rodung schutzen und so vor der Zerstorung bewahren (vgl. Bauchmuller 2013, S. 2). Durch den Reducing Emissions from Deforestation and Degradation - Mechanismus (REDD-Mechanismus) sollen bedrohte Walder, hauptsachlich tropische Regenwalder, vor der Entwaldung und Degradierung geschutzt werden, indem die Besitzer fur einen wirksamen Schutz Zahlungen erhalten (vgl. Korner 2010, S. 1 ff.). Auch die Aufforstung wird mit Zahlungen vergutet (vgl. Bujanowski 2013). Auf diese Weise soll dem im Wald gespeicherten Kohlenstoff ein Wert beigemessen und der okonomische Druck von den gefahrdeten Tropenwaldern genommen werden. Der Waldschutz wurde in den Mittelpunkt des Klimagipfels geruckt, weil etwa ein Sechstel der anthropogenen Treibhausgasemissionen durch Entwaldung entstehen (vgl. IPCC 2007c, S. 36 ff.). Der REDD-Mechanismus wird daher als Moglichkeit gesehen, die anthropogene Treibhausgasemission zu reduzieren. Die Idee des REDD-Mechanismus wurde 2010 im amazonischen Regenwald von der Umweltstiftung Fundagao Amazonas Sustentavel (Stiftung Nachhaltiges Amazonas kurz FAS) getestet (vgl. Hausler 2010, S. 1). Der Erhalt und Schutz des amazonischen Regenwaldes wird von einem zunehmenden Bevolkerungsdruck und unokologischen wirtschaftlichen Entwicklungszielen bedroht. Als groBtes zusammenhangendes tropisches Regenwaldgebiet, gilt es als „Lunge der Welt" (vgl. Schoepp 2010). Wie die Zerstorung des amazonischen Regenwaldes den globalen Klimawandel beeinflusst und warum die Regenwaldzerstorung eine besondere Rolle bei der Frage um die Reduktion des Treibhausgases Kohlenstoffdioxid (CO2) spielt, wird im Folgenden behandelt. Es wird folgende Hypothese uberpruft: Die Zerstorung des amazonischen Regenwaldes beeinflusst den globalen Klimawandel, indem durch die Regenwaldzerstorung CO2 freigesetzt wird, der als Treibhausgas die anthropogene Erderwarmung verstarkt.

Zunachst wird im ersten Abschnitt grundlegend der globale Klimawandel erklart und die Bedeutung des Kohlenstoffdioxids in diesem Zusammenhang dargestellt. Darauf folgend wird auf das AusmaB, die zeitliche Entwicklung und die Ursachen der Zerstorung des amazonischen Regenwaldes eingegangen. Zudem werden in diesem Abschnitt Grundlegende regionale Folgen naher betrachtet. Im dritten Abschnitt folgt die ausfuhrliche Erlauterung der Bedeutung des amazonischen Regenwaldes im globalen Kohlenstoffkreislauf, womit die Verbindung zwischen der Zerstorung des amazonischen Regenwaldes und dem globalen Klimawandel hergestellt wird. Im vierten Abschnitt werden die Probleme der Kohlenstoffmessungen reflektiert. Auf zukunftige Entwicklungen und deren Konsequenzen wird in Abschnitt funf eingegangen. Abschlie&end werden die Ergebnisse im Fazit zusammengefasst.

2 Globaler Klimawandel und Treibhauseffekt

Seit Beginn des 20. Jahrhunderts hat sich die globale Durchschnittstemperatur der Erdoberflache um 0,74 °C erhoht. Dabei war die Anstiegsrate der Temperatur pro Jahrzehnt uber die letzten 50 Jahre annahernd doppelt so grofc wie uber die letzten 100 Jahre (vgl. Podbregar et al. 2009, S. 4 f.). Diese Erwarmung der Erdoberflache kennzeichnet eine Veranderung im globalen Klima. Der Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) definiert Klimaanderung als “a change in the state of the climate that can be identified ... by changes in the mean and/or the variability of its properties, and that persists for an extended period, typically decades or longer” (IPCC 2008c, S. 78). Klimaanderungen konnen nach dem IPCC naturliche und anthropogene Ursachen haben. Im Folgenden wird die Bezeichnung Klimawandel gleichbedeutend mit dem Begriff Klimaanderung nach der Definition des IPCC verwendet.

Das globale Klima unterlag im Laufe der Erdgeschichte mehrfachen Schwankungen und Umschwungen (vgl. Podbregar et al. 2009, S. 16). Besonders an der Klimaanderung durch die Erderwarmung seit Anfang des letzten Jahrhunderts ist, dass sich der Temperaturanstieg in immer kurzerer Zeit vollzieht (vgl. ebd., S. 4). Dies lasst sich auf den anthropogen verstarkten Treibhauseffekt zuruckfuhren. Unter dem naturlichen Treibhauseffekt versteht man die Wirkung der Treibhausgase in der Atmosphare auf die Temperatur der Erdoberflache. Der naturliche Treibhauseffekt ist Teil des Strahlungshaushaltes der Erde, der in Abbildung 1 vereinfacht dargestellt ist. Im globalen Jahresmittel gelangen ca. 342 W/m2 Sonnenstrahlung in die Erdatmosphare, wovon 168 W/m2 von der Erdoberflache absorbiert werden. Die absorbierte kurzwellige Strahlung wird als langwellige Warmestrahlung von der Erdoberflache in die Atmosphare zuruckgestrahlt. Diese Ruckstrahlung wird von den Treibhausgasen in der Atmosphare, wie CO2 und Wasserdampf, absorbiert, so dass ca. 235 W/m2 als langwellige Strahlung wieder aus der Atmosphare ausgestrahlt werden. Es werden 324 W/m2 zur Erde zuruckgestrahlt, womit die Treibhausgase der Erdoberflache weitere Warmeenergie zufuhren (vgl. Houghton 2009, S. 19 ff.) und die Atmosphare auf eine jahrliche Durchschnittstemperatur von ca. 15 °C erwarmen. Ahnlich wie durch das Glasdach eines Treib- bzw. Gewachshauses wird durch die Treibhausgase in der Atmosphare verhindert, dass Warme ausgestrahlt werden kann, wodurch die Warmeenergie in der Atmosphare verbleibt und sich die Temperatur der unteren Atmosphare sowie der Erdoberflache erhoht (vgl. Houghton 1997, S.14 ff.). Ohne die Wirkung der Treibhausgase in der Atmosphare lage die Durchschnittstemperatur der Erde bei ca. -15 °C (vgl. Podpregar et al. 2009, S. 19).

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Abbildung 1 Strahlungshaushalt der Erde (in W/m2). Langwellige Strahlung ist als roter Pfeil, kurzwellige Strahlung als gelber Pfeil dargestellt. Die Verdunstungswarme (Evotranspiration) und fuhlbare Warme (Thermals) werden durch gesonderte Pfeile abgebildet. (Houghton 2009, S. 26)

Der naturliche Treibhauseffekt wird, seit der Industriellen Revolution um 1750, durch anthropogen erzeugte Treibhausgase verstarkt (siehe Abbildung 2). Den groBten Anteil der durch menschliche Aktivitaten freigesetzten Treibhausgase nimmt das CO2 ein (vgl. Houghton 2009, S. 35 ff.). Die Konzentration des CO2 in der Atmosphare stieg in den letzten drei Jahrhunderten von 280 ppm bis uber 380 ppm an. Durch den Anstieg des CO2 in der Atmosphare um etwa 36%, ist der atmospharische CO2-Gehalt hoher als in den letzten 650.000 Jahren (vgl. ebd., S. 37 ff.; vgl. iPCC 2008d, S. 5). Die durchschnittliche jahrliche Emission von CO2 betrug in der Zeit von 1960 bis 2004 ca. 1,4 ppm. In dem 10-jahrigen Zeitraum von 1995 bis 2005 stieg die Konzentration um ca. 19 ppm an und ist damit, seit beginn der Messungen in den 1950er Jahren, uberdurchschnittlich schnell angestiegen (vgl. IPCC 2008a, S. 137). In der Zeit von 2000 bis 2004 ist die Geschwindigkeit, in der die CO2- Konzentration in der Atmosphare ansteigt, um 20% hoher als in den 1990er Jahren (vgl. Archer und Rahmstorf 2010, S. 23). Gleichzeitig stieg der Strahlungsantrieb durch den CO2- Gehalt auf ca. 1,66 W/m2 im Jahr 2005, wobei dieser von 1995 bis 2005 um 0,28 W/m2 bzw. 20% angestiegen ist. Die Abbildung 2 soll verdeutlichen, dass der anthropogen verursachte Anstieg der Kohlenstoffkonzentration in der Atmosphare mit dem Anstieg der globalen Durchschnitttemperatur einhergeht (ausgehend von der Durchschnittstemperatur zwischen 1961 und 1990) und bedingt ist durch die Treibhauswirkung des CO2.

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Abbildung 2 CO2-Konzentration und Temperaturabweichungen von 1880 bis 2005. Abweichungen der jahrlichen globalen Durchschnittstemperatur vom Wert des Referenzeitraumes (14 °C fur 1961 bis 1990) (Corlett und Primack 2011, S. 280).

Der IPCC ermittelte fur das Jahr 2004, dass der groBte Anteil (56,6%) an anthropogenem Kohlenstoffdioxid durch die Nutzung fossiler Brennstoffe und der zweitgro&te Anteil, d.h. 17,3%, durch Entwaldung, Abbau von Biomasse usw. verursacht wird (vgl. IPCC 2007c, S. 36 ff.). Welche Rolle dabei die Zerstorung des Amazonischen Regenwaldes spielt, wird im nachsten Abschnitt naher erlautert.

3 Zerstorung des amazonischen Regenwaldes

Insgesamt 31% der Erdoberflache sind mit Wald bedeckt, 11% sind tropischer Regenwald (vgl. FAO 2010, S. 10). Die Entwaldung in den Tropen begann mit der Kolonisation im 20. Jahrhundert. 1950 stieg die Entwaldungsrate zum ersten Mal uberdurchschnittlich schnell an. Sudamerika verlor zwischen 1990 und 2005 ca. 3,3 Millionen ha Regenwald. Auf diesen Verlust an Vegetation folgen regionale Veranderungen im Klima und in den Stoffkreislaufen.

3.1 Dimension und Ursachen der Zerstorung

Der groBte geschlossene tropische Regenwald der Erde ist der Amazonische Regenwald in Brasilien, er bedeckt noch ca. 3,5 Millionen km2 der Erdoberflache (vgl. Costa et al. 2010, S.19). Ursprunglich umfasste der amazonische Regenwald ca. 4,1 Millionen km2 (vgl. ebd., S. 111) des 5 Millionen km2 gro&en Amazonasgebietes („Amazonia Legal"), das die Bundesstaaten Acre, Amapa, Amazonas, Maranhao, Mato Grosso, Para, Rondonia, Roraima und Tocantins umfasst (vgl. ebd.; vgl. Glaser und Woods 2004, S. 183). Bis zum Jahr 2008 wurde laut brasilianischem Institut fur Raumforschung (INPE) eine Regenwaldflache von ca. 736.000 km2, d.h. rund 18% der ursprunglichen Waldflache entwaldet und zerstort (vgl. Costa et al. 2010, S. 117). Der Anteil der jahrlich zerstorten Waldflache lag 1975 bei 0,6% und vergrofterte sich bis 1990 auf 10%. Innerhalb von 10 Jahren nahm der Anteil weiter um 4,3% zu und erhohte sich bis 2005 auf 16% der Waldflache (vgl. ebd., S. 117 f.; vgl. Corlett und Primack 2011, S. 4).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Wie in Abbildung 3 dargestellt ist, stieg die durchschnittliche Entwaldungsrate seit 1996/97 kontinuierlich bis 2004 auf ca. 26.000 km2 pro Jahr an und fallt seitdem auf ca. 10.000 km2 pro Jahr. Die jahrliche Entwaldung im Amazonischen Regenwald hat um 32% fur den Zeitraum 1996/2000 (16.800 km2) bis 2001/05 (22.300 km2) zugenommen. Von 2004 auf 2005 ist die jahrlich entwaldete Flache von 26.100 km2 auf 18.900 km2 gesunken (vgl. IPCC 2007a, S. 590; vgl. Costa et al. 2010, S. 118). Auffallig ist, dass im Jahr 1994/95 fast 30.000 km2 Waldflache zerstort wurden und damit der bisherige Hochstwert der jahrlich entwaldeten Flache erreicht wurde.

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Abbildung 4 Die Entwaldung im Amazonia Legal bis 2005 (Keller et al. 2009, S. 13)

Die Zunahme der entwaldeten Flache in den 1990er Jahren hangt mit dem Bau eines neuen Strafcennetzes zur Infrastrukturentwicklung zusammen, der von internationalen Investoren und globalen agroindustriellen Grofckonzernen mit Krediten finanziert wurde (vgl. Corlett und Primack 2011, S. 261). Zudem wurden im Zuge einer Agrarreform (vgl. Costa et al. 2010, S. 111) grofce Projekte von Agrarkolonisation initiiert, um in der Agrarindustrie zu expandieren (vgl. Keller et al. 2009, S. 15 ff.). Die agroindustriellen Unternehmen haben sich vorwiegend im sudlichen und sudostlichen Teil des Amazonia Legal angesiedelt und entwaldet, hauptsachlich zur Erschliefcung von Weideflachen fur die Rinderzucht, grofce Regenwaldflachen (siehe Abbildung 4) (vgl. Corlett und Primack 2011, S. 261; vgl. Costa et al. 2010, S. 111 f.; vgl. Glaser und Woods 2004, S. 183). Die Entwaldung vollzieht sich entlang der Strafcen (Abbildung 4). Aufgrund regierungspolitischer Entscheidungen zu Ausbau der Infrastruktur und der damit einhergehenden wirtschaftlichen Entwicklung wachst die Bevolkerungszahl durch zunehmende Immigration seit Mitte des 20. Jahrhunderts sehr schnell an (vgl. Corlett und Primack 2011, S. 261). Landlose Migranten, kleine Bauern und Siedler stolen entlang der Strafcen tiefer in den Regenwald vor, um dort Subsistenzwirtschaft oder Sojaanbau zu betreiben (vgl. ebd.). Dafur wird durch Brandrodung eine fruchtbare Schicht aus verbrannter Biomasse in Form von Asche und Kohle geschaffen, die fur ein bis drei Jahre bewirtschaftet werden kann (vgl. Glaser und Woods 2004, S. 183).

Auch ab 2001 ist ein erneuter Anstieg der Entwaldungsrate zu verzeichnen. Im brasilianischen Programm Avanca Brasil sollten 40 Billionen $ in den Ausbau der Infrastruktur im Amazonia Legal investiert werden. Von 2000 bis 2007 wurden neue Stra&en, Gasleitungen, Wasserkraftprojekte, Starkstromleitungen und Begradigungen der Amazonas Nebenflusse geplant (vgl. Laurence et al. 2001, S. 438 f.). Die Zerstorung des amazonischen Regenwaldes hat zusammenfassend sozio-okonomische Grunde, die vor allem durch einen Wandel von der Subsistenzwirtschaft zu exportorientierter Agroindustrie (gro&betrieblicher Cash crop-Anbau) verursacht wird (vgl. Costa et al. 2010, S. 112 f.). Eine sich entwickelnde Infrastruktur und weltmarktorientierte Wirtschaft, auf Basis der gro&betrieblichen Rinderzucht und des Sojaanbaus, zieht einen wachsenden Bevolkerungsdruck und einen gro&flachigen Verlust an Regenwald nach sich.

3.2 Regionale Folgen der Entwaldung fur Nahrstoff-, Warme- und Wasserhaushalt

Die Zerstorung des Amazonischen Regenwaldes durch die flachenhafte Brandrodung, Umnutzung und Abholzung wirkt sich auf die Stoffkreislaufe des tropischen Regenwaldes aus. Regional werden vor allem Nahrstoff-, Warme- und Wasserhaushalt durch die Entwaldung beeinflusst, was sich in lokalen Klimaveranderungen beobachten lasst.

Die Umwandlung des Amazonischen Regenwaldes in Graslandschaften bzw. landwirtschaftlich genutzte Flachen reduziert die Belaubungsdichte der Vegetationsdecke (Blattflachenindex) (vgl. Schmitt et al. 2012, S. 48), wodurch sich die kuhlende Wirkung durch Evatranspiration und Transpiration reduziert und die Temperatur erhoht. Die Temperaturerhohung resultiert zusatzlich aus der hoheren Albedo offener Flachen. Der amazonische Regenwald ist im Vergleich zu umgewandelten Flachen kuhler, obwohl er eine niedrigere Albedo (durch eine dunklere Farbe) als offene Flachen aufweist, da durch die Evatranspiration und Transpiration Lichtenergie in latente Warme umgewandelt wird und als Wasserdampf in die Atmosphare aufsteigt. Der Wasserdampf kuhlt beim Aufsteigen in der Atmosphare ab und kondensiert, es kommt zu Wolkenbildung, die fur den Niederschlag im Inland sorgen (vgl. Adams 2007, S. 136 ff.). Der Amazonische Regenwald generiert etwa 50% des lokalen Niederschlages durch Evatranspiration, d.h. durch Wasserverdunstung hauptsachlich von der dichten Pflanzendecke, aber auch von der Bodenoberflache (vgl. WBGU 2008, S. 164). Gras- oder Agrarflachen konnen nicht annahernd so viel Wasser aufnehmen, wie die organische Bodensubstanz und das dichte Wurzelgeflecht des Regenwaldes, so dass Lichtenergie vermehrt in fuhlbare Warme umgewandelt wird.

Auch der Nahrstoffhaushalt der Boden im Amazonischen Regenwald wird durch die Zerstorung verandert. Aufgrund des fehlenden bzw. entfernten Unterwuchses kommt es zu erhohter Erosion und Bodendegradation, auf die wiederum die Bildung von Graslandschaften bzw. Savannen folgt (vgl. Schmitt et al. 2012, S. 348). Durch die Entfernung der Vegetationsdecke geht das Nahrstoffkapital des Regenwaldes verloren, da die Nahrstoffe uberwiegend in der lebenden Biomasse gespeichert sind. Die Boden des Amazonischen Regenwald sind extrem verwitterte und nahrstoffarme Bodentypen mit geringer Fruchtbarkeit (vgl. Schmitt et al. 2012, S. 348). Der dominierende Bodentyp der in diesem Regenwaldgebiet weit verbreitet ist, ist der Latosol, der in Form von Oxisolen, Ultisolen und Acrisolen vorkommt (vgl. Galser und Woods 2004, S. 1 ff.). Da die Fruchtbarkeit der Boden durch die Vegetation bedingt ist, verarmen diese, wenn sie den Umwelteinflussen nach Kahlschlag und Landnutzung ausgesetzt sind. GroBe Niederschlagsmengen, die mit grower Intensitat konvektiv und in kurzer Zeit fallen, fuhren zur Auswaschung der Nahrstoffe durch erhohten Oberflachenabfluss. Weil der Regen nur schwer infiltrieren kann, da die Poren des trockenen Bodens mit Luft gefullt sind, kommt es zu groBflachigem Oberflachenabfluss, der hauptsachlich die feinkornigen Nahrstoffabsorbenten erodiert, d.h. die Nahrstoffe aus der dunnen Humusschicht auswascht. Zudem wird durch die Entfernung bzw. Ausdunnung der Vegetationsdecke die Sonneneinstrahlung in fuhlbare und weniger in latente Warme umgewandelt, wodurch sich die bodennahen Temperaturen erhohen und der Boden schneller austrocknet. Auf die Abnahme der Bodenfruchtbarkeit folgt die Degradation der Boden und die Vegetation wechselt zu Grasern und Strauchern, die weniger Nahrstoffe und Wasser benotigen. Zusammenfassend kommt es zu Abnahme der Evaporation, zu Erhohung der Temperaturen, zu Degradation der Boden und zur Bildung von Savannen (vgl. Schmitt et al. 2012, S. 348; vgl. Felgentreff und Glade 2008, S. 196). Der Regenwald verwandelt sich durch Entwaldung in eine trockene Graslandschaft.

4 Rolle des amazonischen Regenwaldes im globalen Kohlenstoffkreislauf

Um die anfangs aufgestellte Hypothese zu uberprufen, wird im Folgenden untersucht welche Rolle der amazonische Regenwald und seine Zerstorung im globalen Kohlenstoffkreislauf spielt. Zunachst wird die Rolle des Regenwaldes im naturlichen Kohlenstoffkreislauf verdeutlicht, indem seine Funktion als Speicher und Senke erklart wird. Im weiteren Verlauf wird der Einfluss der anthropogen verursachten Regenwaldzerstorung auf den globalen Kohlenstoffkreislauf untersucht.

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